淺談建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)方法

曹 彬

(福建省建研工程顧問(wèn)有限公司， 福建 福州 350000)

0 引言

我國(guó)是個(gè)人口大國(guó)，有著龐大的建筑群，在建筑建設(shè)過(guò)程中，每年都要消耗巨大的能源。為了減少能源浪費(fèi)，國(guó)家大力提倡建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，科學(xué)合理的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)可以在一定程度上優(yōu)化資源的利用，盡可能地減少不必要的能源消耗，有助于我國(guó)構(gòu)建資源節(jié)約型社會(huì)、保持經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。

1 供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

供配電系統(tǒng)是能源消耗的重要組成部分，在建筑電氣進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要結(jié)合設(shè)備本身的性能和特點(diǎn)，根據(jù)設(shè)備用電負(fù)荷等級(jí)以及設(shè)備的用電容量，以經(jīng)濟(jì)性、合理性、節(jié)能性為原則進(jìn)行合理的選型和設(shè)計(jì)，既要使電氣設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)，又能有效的減少電能的消耗。

(1)變配電房的位置選擇。應(yīng)盡可能的把變配電房設(shè)置在負(fù)荷中心，這樣不僅可以減少低壓側(cè)配電電纜的長(zhǎng)度，還有利于降低配電線路的損耗，控制線路壓降，，～380/220V低壓供電半徑宜控制在200米內(nèi)。

(2)控制配電級(jí)數(shù)。對(duì)建筑電氣供電系統(tǒng)的配電級(jí)數(shù)做合理的控制，如用戶相同高壓側(cè)配電級(jí)數(shù)不高于兩級(jí)，低壓側(cè)配電級(jí)數(shù)控制不高于三級(jí)，這樣做一方面保障了供電的可靠性和安全性。

(3)變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)。變壓器的有功損耗與變壓器空載損耗以及變壓器的負(fù)荷率有關(guān)。因此在選擇變壓器時(shí)，要綜合考慮變壓器的有功損耗因數(shù)，選用環(huán)保型接線組別為[D,yn11]的變壓器。

(4)提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)。在變配電房的低壓側(cè)設(shè)置集中無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償，采用自動(dòng)投切裝置，使補(bǔ)償后的功率因數(shù)不小于0.95；在10KV供電進(jìn)線處設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償裝置，使補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到不小于0.9的要求。對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行的負(fù)載穩(wěn)定、容量較大、且功率因數(shù)較低的用電設(shè)備采用并聯(lián)電容器就地補(bǔ)償。當(dāng)配電回路中存在諧波電流較嚴(yán)重的非線性負(fù)荷時(shí)，無(wú)功功率補(bǔ)償還要考慮諧波影響，可采用電容器串接調(diào)諧電抗器來(lái)抑制諧波。

(5)配電系統(tǒng)的三相平衡。在建筑電氣中往往存在大量的單相負(fù)荷用電，一些單相用電設(shè)備使用率隨機(jī)性較大，導(dǎo)致單相負(fù)荷變化很大（如照明、空調(diào)、打印機(jī)、電磁灶、熱水器等設(shè)備），容易造成三相負(fù)荷不平衡。鑒于此，在配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)注意盡可能的讓單相負(fù)荷均衡分配在三相上，使得三相負(fù)荷保持相對(duì)平衡，要求最小相負(fù)荷不小于三相負(fù)荷平均值的85%，最大相負(fù)荷不大于三相負(fù)荷平均值的 115%。對(duì)于三相不平衡系統(tǒng)供配電系統(tǒng)和單相配電的供配電系統(tǒng)，盡可能的采用分相無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置對(duì)其進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，這樣即能達(dá)到節(jié)能環(huán)保的無(wú)功補(bǔ)償效果，又能更好的避免補(bǔ)償過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)、欠補(bǔ)償對(duì)整個(gè)電網(wǎng)正常運(yùn)行的危害。

2 照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，要結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范，在確保用戶照明需求的基礎(chǔ)上，選擇合理的光源、科學(xué)的控制方式、健全的管理制度，配合智能照明控制系統(tǒng)以營(yíng)造良好的照明環(huán)境，達(dá)到節(jié)電目的。

（1）合理利用天然采光。在進(jìn)行照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)場(chǎng)所的自然光線環(huán)境，，盡可能多的利用天然光,將自然采光與人為布置燈具的燈光合理的結(jié)合在一起。如經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件許可，可采用導(dǎo)光裝置，如利用導(dǎo)光管，將自然光線引入建筑物內(nèi)作為室內(nèi)照明用；或合理采用反光裝置，如可在窗上安裝反光板和棱鏡等使光折向室內(nèi)，增強(qiáng)室內(nèi)場(chǎng)所的照度，達(dá)到節(jié)約照明用電的目的。當(dāng)室內(nèi)天然采光會(huì)隨室外光線的強(qiáng)弱變化時(shí)，可利用光傳感器自動(dòng)調(diào)節(jié)部分燈具以達(dá)到節(jié)能要求。對(duì)于陽(yáng)光充足的室外場(chǎng)所可以充分利用太陽(yáng)能，如庭院燈、路燈等，可根據(jù)需求采用帶太陽(yáng)能電池板的節(jié)能燈具，達(dá)到有效節(jié)約能源、減少環(huán)境污染的目的。

（2）照明光源的選擇。選擇適合的照度指標(biāo)是照明設(shè)計(jì)合理、節(jié)能的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)人員在各類場(chǎng)所的照度設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB50034-2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的各建筑物、各場(chǎng)所的照度標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)選擇光源時(shí)，應(yīng)在滿足規(guī)定的顯色性、色溫等要求下，還應(yīng)考慮所選燈具的效率、經(jīng)濟(jì)性、壽命。設(shè)計(jì)過(guò)程中嚴(yán)格選用用功率因數(shù)均大于0.9的燈具，且燈具配套的鎮(zhèn)流器應(yīng)達(dá)到現(xiàn)行國(guó)家能效標(biāo)準(zhǔn)的要求。在室內(nèi)照明設(shè)計(jì)中大面積區(qū)域均有的照明時(shí)，優(yōu)先選用光效高、顯色指數(shù)高的三基色熒光燈。

這里推薦在滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB50034-2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求的前提下，可以在車庫(kù)、走道、電梯廳、庭院等場(chǎng)所使用LED光源。LED光源是基于半導(dǎo)體PN結(jié)形成的用微弱的電能就能發(fā)出高效光源，LED光源具有使用壽命長(zhǎng)、發(fā)光效率高、節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，目前市場(chǎng)上許多的LED光源在發(fā)光強(qiáng)度、光源效率上都已超過(guò)熒光燈，而且隨著科技的進(jìn)步LED光源不斷改進(jìn)，LED光源的色溫和顯色性都可以做到優(yōu)于傳統(tǒng)的光源。從原理上說(shuō)，LED光源不是靠熱輻射發(fā)光，而是靠電子運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)光，這也奠定了LED光源具有節(jié)能的特點(diǎn)。

（3）照明控制。照明系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用定時(shí)控制、延時(shí)控制、分區(qū)域照明控制、聲光控開關(guān)控制等節(jié)能控制措施。對(duì)于小區(qū)、獨(dú)立單位的室外照明，可采用微電腦時(shí)間繼電器分時(shí)段控制，以調(diào)節(jié)不同時(shí)段的室外照明的照度，如某小區(qū)上半夜（18點(diǎn)到24點(diǎn)）庭院燈全開，下半夜（0點(diǎn)到6點(diǎn)）在照度需求不大的情況下可以適當(dāng)?shù)臏p少庭院燈開啟數(shù)量，從而達(dá)到節(jié)能的目的。對(duì)于建筑景觀照明應(yīng)在采用高效節(jié)能的基礎(chǔ)上，按平日、節(jié)日、重大節(jié)日等時(shí)間段分組控制。此外，由于局部照明可以根據(jù)需求進(jìn)行靈活開關(guān)控制，建議在照度指標(biāo)要求較高的場(chǎng)所或房間，采用一般照明與局部照明結(jié)合的方式，從而可進(jìn)一步達(dá)到節(jié)約電能的目的。

（4）智能照明控制系統(tǒng)。利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)、通訊技術(shù)、信息處理技術(shù)設(shè)計(jì)智能照明控制系統(tǒng)，通過(guò)智能照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)燈具開關(guān)的控制，亮度的調(diào)節(jié)，定時(shí)控制家用電器（如空調(diào)的控制），從而達(dá)到環(huán)保節(jié)能、改善照明質(zhì)量、方便管理控制的效果。常見智能照明系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 建筑智能照明控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D

（5）完善照明運(yùn)行維護(hù)和管理制度。應(yīng)建立定期清潔燈具的制度，由專業(yè)人員進(jìn)行定期的清潔，例如：辦公室、閱覽室、餐廳、營(yíng)業(yè)廳燈具每年擦拭不少于2次，廚房燈具、庭院燈每年擦拭不少于 3次，盡量使各場(chǎng)所燈的照明輸出功率保持在額定輸出功率的95%以上。

3 能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

科學(xué)合理的設(shè)計(jì)建筑電氣能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)建筑能耗的監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)和分析，了解各區(qū)域、各項(xiàng)設(shè)備的能耗情況，對(duì)優(yōu)化資源的利用、減少管理人員配置等有著非常重要的作用。

（1）設(shè)置建筑電氣能源管理系統(tǒng)，可對(duì)室內(nèi)照明、插座、室外景觀照明、動(dòng)力用電、空調(diào)用電按管理區(qū)域或按層進(jìn)行各項(xiàng)用電能耗的監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)，提高能耗分析和管理效率。

（2）對(duì)于公共建筑，可設(shè)置專項(xiàng)建筑設(shè)備管理系統(tǒng)（如新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)機(jī)組監(jiān)控管理系統(tǒng)）以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高效利用、科學(xué)管理、方便應(yīng)用，同時(shí)也達(dá)到減少能耗的目的。

（3）對(duì)水、電、燃?xì)獾仍O(shè)置分類計(jì)量，可利用專用軟件對(duì)各項(xiàng)計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行能耗的統(tǒng)計(jì)分析，優(yōu)化資源的利用，盡可能地減少不必要的能源消耗。

（4）要求能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)計(jì)量表計(jì)的精度不低于1.0級(jí)，電流互感器的精度不低于0.5級(jí)。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，隨著國(guó)民對(duì)節(jié)能低碳生活理念的不斷加深，建筑節(jié)能已經(jīng)成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)，對(duì)建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的研究有助于建筑建設(shè)優(yōu)化資源的利用，減少不必要的能源消耗。本文是筆者從事多年電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的一些心得體會(huì)，希望能對(duì)同行起到一定參考的作用。建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的研究在不同時(shí)代有著不同的意義，我們要從實(shí)際出發(fā)，與時(shí)俱進(jìn)，不斷完善建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題，努力為我國(guó)現(xiàn)代化建筑貢獻(xiàn)自己的一份力量。